第一章-专机总体设计..ppt

第一章专机总体设计,第一节专机的基本要求,第二节专机的设计步骤,第三节专机的总体方案设计,第四节主要技术参数的确定,第一节机床的基本要求,机床的基本要求具有良好的技术性能，满足使用要求；造型美观，色彩协调，有良好的人机关系；经济适用，质量好，成本低。,一、机床的主要技术性能,多品种小批生产要求机床运动和刀具数目多，加工精度高，加工效率高，工艺范围广。如：数控机床，加工中心，柔性制造系统。,第一节机床的基本要求,工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力（或功能）。包括可加工的零件类型、表面形状和尺寸，加工方法等。,不同的生产模式对机床的工艺范围要求不同。大批量生产要求加工效率高，工艺范围窄，机床结构简单。如：组合机床。单件小批生产要求扩大机床功能，工艺范围广，机床结构复杂。如：通用车床，通用钻床等。,1.工艺范围,第一节机床的基本要求,零件的加工精度指被加工零件的形状位置精度、尺寸准确度、表面粗糙度。,2.加工精度,几何精度指机床不运动或空载低速运动时的精度。几何精度反映机床主要零部件的几何形状精度、相对位置、相对运动轨迹精度，是评价机床质量的基本指标。几何精度取决于零部件的结构设计和制造装配精度。,机床的精度包括：,传动精度指内联系传动链两末端执行件相对运动的精度。传动精度取决于传动件的制造精度和传动系统的设计合理性。,第一节机床的基本要求,定位精度指机床工作零部件运动终了时所达到的位置的准确性和机床的调整精度。,精度保持性指机床加工精度应保持的时间，也称使用寿命。不同类型、不同精度的机床，其精度保持性是不同的。,运动精度指机床在额定负载下运动时主要零部件的几何位置精度。运动精度是评价机床的重要指标，它取决于运动部件的制造精度、机床零部件的动态刚度和热变形程度。,第一节机床的基本要求,生产率指机床在单位时间内能加工的工件数量。机床的切削效率越高，辅助时间越短，其生产率就越高。机床的生产率是衡量生产技术的先进性、生产组织的合理性和工人工作积极性的重要指标。,3.生产率和自动化程度,自动化指机床在无人工干预的情况下，按规定动作要求通过机械、电子或计算机的控制，自动完成加工的性能。机床自动化程度越高，加工精度的稳定性越好，可有效地减少工人的劳动强度。,自动化的大批生产采用组合机床、数控机床组成自动生产线。自动化的单件小批生产采用由数控机床、加工中心构成的柔性制造系统，或由柔性制造系统构成自动化工厂。,第一节机床的基本要求,4.可靠性,可靠性的衡量指标：平均无故障工作时间及有效度。,可靠性是机床一项重要的技术经济指标，它包括两个方面：机床在规定时间内发生失效的难易程度；可修复机床失效后在规定时间内修复的难易程度。,5.操作方便、工作安全操作系统要简单可靠，以减轻操作人员的劳动强度。要有各种保险装置以消除由于误操作而引起的危险，以避免人身及设备事故的发生。6.造型美观、减少污染要求所设计的专机不仅使用性能好、尺寸小、价格低廉，而且外形美观，富于时代特点，并且尽可能地降低噪声，减轻对环境的污染。各项基本要素之间既相互联系又相互制约，在设计时应加以综合考虑,第一节机床的基本要求,机床的整体及操纵应符合人的生理和心理特征，实现人机环境协调统一，提供舒适、可靠、高效的工作条件。,1.信号指示系统显示方式、显示器的位置等应该易于操作者无误的接受。2.操纵件符合人的动作习惯，操纵灵活方便、迅速、省力，不易产生误操作或故障。3.造型、色彩和噪声机型应美观大方，色彩协调，噪声低。,人机关系,第一节机床的基本要求,机床的经济实用是指机床在满足应有的加工功能、可靠性和人机关系的前提下，还要求有良好的经济性，即成本低。,经济实用,机床的成本低贯穿在机床产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、实用、维护、再利用和报废处理等费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标。,因此，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。,二、专机设计的步骤,1、调查研究：确定专机设计任务、目的和要求等。,2、总体方案设计：根据设计任务构思各种可行方案并进行比较和抉择。,3、工作图设计：根据设计方案进行产品、各部件和零件的图纸绘制和数据计算。,4、试制鉴定：根据设计图纸制造样机并对其进行试验鉴定。,三、专机的总体方案设计,专机在总体设计中所涉及的具体内容包括：调查研究、工艺分析、专机的总体布局和确定专机的主要技术参数。各部分内容的具体情况如下：,调查研究：调查研究必须从以下方面进行，即对加工对象、使用要求、制造条件、现有同类型机床进行调查。,如何实现所需运动；何种部件产生运动；工件如何安装加工；各种运动如何控制；如何设置合理的操作位置。,一、机床的总体布局,机床的总体布局包括：根据已确定的零件加工方法和应具有的运动来确定如下设计：,3.运动分配应有利于提高运动部件的刚度运动应分配给刚度高的部件。如：外圆磨床工作台和砂轮架的运动。,4.运动分配应考虑工件形状不同形状的工件，所需的运动部件不一样。如：圆柱形工件内孔在车床上加工，工件旋转；箱体件内孔常在镗床或钻床上加工，刀具旋转，工件移动。,2.运动分配应有利于提高工件的加工精度运动部件不同，加工精度不同。如：钻床上钻头的运动。,1.运动分配给质量小的零部件运动件质量小，惯性力小，需要的驱动力小，传动机构体积小，制造成本低。如：铣床上铣刀的运动。,一、分配机床的运动,电气传动可简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速，广泛用于数控机床的主运动。其进给运动采用伺服电动机齿轮传动滚珠丝杠螺母。,机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数1，因为机床要满足不同工艺需求，需要一系列等比数列转速，所以转速从n1到nmax依次递增。,（2）12，因为大，则Amax大，对机床生产率影响大，所以规定Amax50%，即,3.标准公比,4.公比选用原则,第四节主要技术参数的确定,已知越小，Amax越小，Rn也越小，如要达到一定的Rn，需增加变速组数目，即增加传动副个数，但转动系结构复杂。,第四节主要技术参数的确定,动力参数包括驱动机床的各种电动机功率或转矩，液压马达和液压缸的牵引力等。动力参数决定传动件的结构参数，涉及制造成本，机床使用寿命。,（1）切削功率P切与刀具、工件材料和选用的切削用量有关。专用机床可直接选择计算，通用机床须根据机床检验标准规定的切削条件进行计算。,三、动力参数,1.主电动机功率的确定,机床主运动的功率为P主=P切+P空+P附,第四节主要技术参数的确定,（2）空转功率P空由传动件摩擦、搅油等因素引起。与传动件的预紧程度及装配质量有关，大小随传动件转速的增大而增大。中型机床主传动的P空可用设计手册上的经验公式计算。,（3）附加机械摩擦耗损功率P俯指机床切削时，齿轮、轴承上的接触压力增大，所耗损的另一部分机械摩擦功率。并且P切越大，P附越大。,主电动机的功率为,第四节主要技术参数的确定,2.进给运动电动机功率的确定